专利名称：：一种超声图像放大显示的方法
技术领域：
：本发明涉及超声诊断设备技术领咸，具体涉及一种超声图像放大显示的方法。
背景技术：
：现有技术的数字扫描转换器(DSC)系统由以下部分组成(l)扫描器1/0接口电路；(2)多普勒处理器单元；(3)彩色血流处理器电路对从扫描器I/O电鴻-接收到的数字化血流信号进行检测，然后3巴血流信号和二维信号叠加在一起；(4)M方式、生理频谱电路把M方式生理信号、多普勒等数字信号，根据需要进行处理后，送入视频I/0接口板；(5)坐标变换电路利用特定的算法将回波数据的极坐标信号变换成输出的直角坐标信号；(6)图像存储器单元用于存储图像信号，供视频输入输出电路；(7)图像处理单元；(8)视频输入/输出电路将各种图像、字符、信号合成输出到彩色监视器供操作者观察，同时向视频打印机和录像机提供视频信号。扫描变换为硬件实现，需要由两个帧存储器存储声束扫描格式的图象数据，两个帧存储器采用"兵兵"工作方式，当一个帧存储器按声束扫描时序写入当前的回波数据时，另一个帧存储器则以显示时钟速率读出数据，读出的数据经过二维线性插补运算后得到显示象素之值。每当声束扫描完成一个周期时，便进行两个桢存储器的"兵乓"切换。按照显示时钟的频率，每隔一定时间输出一个显示象素，而每i十算一个显示象素要求从帧存储器中读出四个声束扫描敫据。如果这四个数据串行读出的话，要求帧存储器的工作频率高达50MHz以上。为了避免对高速存储器件的要求，帧存储器采用一种特殊的结构。每个帧存储器被分成A1、A2、Bl、B2四个子存储器，分别存放不同幾上的不同位置的采样点。根据扫描变换器二维线性插补的原理，计算一个显示象素所需的四个声束扫描数据必^t在Al、A2、Bl、B2之中，因此可以从帧存储器的四个子存储器中并行读出。现有技术的数字扫描转换器由硬仵实现，首先硬件电路庞杂，PCB板布线复杂，任务量很多，其次硬件电路使用的FPGA(现场可编程单元)处理芯片和存储器都加大了硬件的成本，而且由于DSC使用硬件进行处理，上层应用程序得不到采样数据，对图像的后处理来说，增加了计算的复杂度。现冇4支术在对超声图像进行放大显示时，一种处^里方法是是对选定的放大区域，利用硬件数字扫描转换器重新进行插d直计算，再显示经插值计算的数据，这样就不能避免硬件数字扫描转换器的缺点；一种是利用软件方法对图像数据重新插值计算再显示经插值计算的数据，这种处理方法造成放大的图像失真严重。
发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种超声图像;改大显示的方法，克服现有技术使用硬件数字扫描转换器经过重新插值计算对超声图像进行放大显示时，硬件电路庞杂，PCB板布线复杂以及上层应用程序得不到采样数据，图像后处理计算复杂的缺陷；以及利用车夂件方法对图像数据重新插值计算对超声图像进行放大显示时，放大图像失真严重的缺陷。本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为一种超声图像放大显示的方法，包括步骤Al、设定图像的放大区域，将所述放大区域的位置坐标保存；A2、根据所述位置坐标建立插值计算表；A3、根据所述插值计算表和采样数据计算所述放大区域内每个象素的灰度值数据；A4、将所述灰度值数据输出到显示器进行显示。所述的超声图像放大显示的方法，所述步骤A2包括步骤预先计算所述放大区域内每个象素的极坐标值，并将所述极坐标值存入坐标转换表中，才艮据所述坐标转换表建立所述插值计算表。所述的超声图像放大显示的方法，其中所述插值计算表设为一数据结构的赋值集合，所述数据结构包括显示在屏幕上的点的一维坐标变量、矫正插值系数变量、.采样点的位置变量。所述的超声图像放大显示的方法，其中在使用所述数据结构前，对其进行初始化，将所有变量赋零值。所迷的超声图像放大显示的方法其中所述坐标转换表设为二维数组。所述的超声图像放大显示的方法，所述步骤A3包括步骤所述灰度值数据首先存入一维数组中。所述的超声图像放大显示的方法，设所述数据结构中的矫正插值系数为cq、CC2、CC3、CC4,则其根据如下数学式计算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中(&,^)是所述坐标转换表内的极坐标值，^的整数部分为/,^的整数部分为j',"=""=~-j'。本发明的有益效果为本发明使用软件进行超声图像放大显示，省去了DSC的硬件处理模块，节约了硬件成本，缩小了硬件的体积，因为本发明直接对釆样数据进行放大显示，因此放大的图像不会失真。本发明包括如下附图图1为本发明设定放大区域的线框示意图2为本发明通过改变线框大小调节放大区域的示意图3为本发明显示数据的象素坐标示意图4为本发明采样数据存储格式示意图5为本发明对图像进行放大显示的流程示意图6为本发明经过放大的图像示意图。具体实施例方式下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明1、设定》文大区域如图1和图2所示，在正常显示B超采集图像的情况下，判断是否有数字键"4"按下，如果有，则响应VC中的OnKeyDown消息和OnMouseMove消息，并调用绘制由黄色两条弧线和两条黄色直线段构成的扇面边框，在OnPaint中进行显示。如图4所示，该扇面边框的初始大小设定为采样数据大小的一半，即初始边框选定的区域为采样数据的第丄5V行到三&行，第丄&列到三&列。4444移动鼠标，可以改变放大框的位置，由于第一次显示扇面边框记录的状态为改变扇面边框位置的状态，因此在此时移动鼠标，响应OnMouseMove消息时，改变扇面边框所选区域对应采样数据的行数和列数，但是对应采样数据的行宽和列宽仍然保持不变，也就是说对应的终止行与起始行的差、对应的终止列与起始列的差保持不变。比如在没有移动鼠标时对应的采样数据的起始行是第128行，终止行是第384行，起始列是第128列，终止列是第384列。那么当鼠标左右移动时，将改变对应的起始列和终止列；当鼠标上下移动时，将改变对应的起始行和终止行。具体说明如下当鼠标向左移动一个像素时，对应的起始列变为第127歹'J,终止列变为第383列；反之，如果是向右移动一个像素，对应起始列则变为第129列，终止列变为第385列。此时起始行和终止行保持不变。当鼠标向上移动一个像素时，对应的起始行变为第127行，终止行变为第383列；反之，如果是向下移动一个像素，对应起始行则变为第129行，终止行变为第385列。此时起始列和终止列保持不变。此时，；改大片医变为虚线，移动鼠标就可以改变》文大框的大小。鼠标左右移动改变放大框的宽度，也即是对应的需要放大的采样数据的列数发生改变；鼠标上下移动改变放大框的高度，也即是对应的需要放大的采样数据的行l復生改变。当按下鼠标右键，将响应VC的OnMouseUp消息，将改变扇面边框的设定状态为设定扇面边框的大小状态。此时仍然响应VC的OnMouseMove消息，但是由于状态值发生了变化，所以此时移动鼠标将改变扇面边框的大小，而不改变其中心位置。下面举例来说，假设扇面边框对应的采样数据的起始行是第128行，终止行是第384行,起始列是第128列，终止列是第384列。那么当鼠标左右移动时，将改变列宽的大小；当鼠标上下移动时，将改变对应的行宽大小。当鼠标向左蕃动一个像素时，对应的起始列变为第129列，终止列变为第383列，行宽变小；反之，如果是向右移动一个像素，对应起始列则变为笫127列，终止列变为第385列，行宽变大。》匕时起始行和终止行保持不变，即列宽保持不变。当鼠标向上移动一个像素时，对应的起始行变为第127行，终止行变为第385列，列宽变大；反之，如杲是向下移动一个像素，对应起始行则变为第129行，终止行变为第383列，列宽变小。此时起始列和终止列保持不变，即行宽保持不变。在完成放大框的大小和位置设定后，再次按下数字键"4"或者按下鼠标左键，OnKeyDown将此时扇面边框对应的釆样数据的起始行(top)、终止行(bottom)和起始列(left)、终止列(right)的位置^i:据传送给4个变量保存,，继而进行》文大处理。完成整个放大显示的操作。2、DSC预处理采样数据的格式和大小按照图4所示进行存储，共有&行，&列，大小为5W&Byte。每一行上的采样数据均对应相同的扫描深度，从第一行到第5>行，对应的扫描深度依次等间隔从零增加到设定的探头最大扫描深度。每一列上的釆样数据均对应相同的扫查角度，从第一列到第&列，对应的扫查角度(参考图2所示)依次等间隔从-《增加到《。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>设定区域的相对曲率半径的计算公式如式(1)所示设定区域的相对扫查角度的计算公式如式(2)所示:〃'g/zf—/e方+1(1)(2)针对当前扫描深度A的设定区域扫描深度的计算公式如式(3)所示:ro/—Z)。=D。x垂距的计算公式如式(4)所示d=&XCOS设定区域的相对垂距的计算公式如式(5)所示:ro/—d=，'—r0xcos(ra/_^0)设定区域的相对坐标平移公式如式(6)所示参照图2可知，卜=x+to/—w。1v"+raz'一v0(3)(4)(5)(6)而<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>参照图3,在各个参数都确定的情况下，设从x-j坐标系下的坐标(;c,力经过坐标平移之后对应的在w-v坐标系下的坐对示为(w,v),而坐才示(w,v)经过坐标变换后对应在-6坐标泉下的坐标为(凡6)，可得坐标O,v)到坐标i-0的变换公式如式(9)所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>设设定区域的极径量化因子为缩'一A,则簡'一&的计算公式如式(10)所示:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>设极角量化因子为，'_%，则ra,'—^的计算公式如式(11)所示(11)设量化后的极坐标(/C，《。,j),经过坐标平移和极坐标变换后的极坐标为(i,。，则它们之间的关系如式(12)所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>(12)为了让极径和采样数据的编号能够统一，需要给极径去偏，设定极径去偏常数为ro/—Ffl,则，'_^如式(13)所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>为了让极角的0位置和采样数据的第一列对齐，需要给极角去偏，设定极角去偏常数为/_&，则r。L&如式(14)所示设量化去偏后的极坐标为(&,~)，经过坐标平移和极坐标转换后的坐标为(凡0),则它们之间的关系如式(15)所示3、建立针对放大显示区域的坐标转换表坐标转换，其运算量非常之大，但是同时又有一定的规律。如果每次在进行坐标转换的时候都进行一次运算，那么将会影响到CPU的耗用，而且会降低帧频，达不到实时性的要求。创建一个二维数组——二维查找表进行坐标的转换，将解决上述问题。在如图3所示的扫描深度D。下，对应的坐标转换表的行数为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>(16)由于显示像素区的宽度为Pf。，而且r。在显示屏幕确定的情况下也不会发生变换，.所以坐标转换表的列数定为PT。。也就是说，如图3所示的扫描深度Z)。下，对应的坐标转换表的列数为(14)(15)(17)根据式(16)和式(17)并设坐标转换表C7T(CoordinateTransformTable)的行数为C7T_，列数为cr乙，则(18)则式(18)为最终确定坐标转换表大小的计算^^式。根据式(5)、式(8)、式(9)、式(15)和式(18)，按照输入坐标(x，力进行循环转换到即可，其中o《x〈ctt;。,，osy<c77;。w。4、建立针对放大显示区域插值计算表由双线性插值运算公式可知，要计算极坐标点(i^，处的灰度值，就需要该点周围与之距离最近的四个采样点的值。求得&的整数部分，设为/，求得&的整数部分，设为/。那么，通过极坐标系下的点(/,/)、点(/J+l)、点(/+1，力和点(/+1,/+1)四个点的灰度值，即可双线性插值点(&,&)的灰度值。由式双线性插值运算公式可知，如果设插值系凄丈"和-且"=~-z'，"=^-7，并设极坐标下的点(r,的灰度值为G(r，。，贝寸<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>(19)插值表的内容(l)如图3所示，将显示像素区内的凸阵扫描区像素点(x,y)的坐标位置由二维转化为一维，并保存下来。设为i)P(DisplayPosition),则<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>(20)特别注意不保存如图3所示的凸阵扫描区以外的像素点的坐标位置。(2)保存用到的四个4斧正插值系数(CorrectionalCoefficient),并将它们从浮点数转化为WORD(双字节)整数。四个插值系数分別^没为CC,、CC，、CC3、CC4,则<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>(21)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>(22)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>(23)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>(24)(3)四个采样点的位置保存插值需要的四个采样点的位置(SamplePoints/Position)，并将其坐标位置由二维转化为一维进行保存，四个采样点的位置分別设为、SP7、SP,、5尸4，贝'J:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>(25)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>(26)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>(27)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>(28)由于该结构包含有显示在屏幕上的点的一维坐标值(DisplayPosition),包含有矫正的插值系数(CorrectionalCoefficient),还包含有采样点的位置(SamplePoints/Position),所以简称该结构为DPCCSPT(字母"T，，代表Table)。该结构的定义如下所示structDPCCSPTintDP;WORDccl;WORDcc2;WORDcc3;WORDcc4;kitPI;intP2;intP3;intP4;};,吏用C++STL中的vector,向内存，^青——个0<^^丁类型的vector,申请的变量如下std::vector<DPCCSPT>FDisplayData向变量FDisplayData中存放进行插值需要的数据(&,^)是经过坐标变换表查找出来的极坐标值，i^的整数部分为/，^的整数部分为/，"=~-/，"=由于并不是显示像素区的所有坐标都有B超图^f象的信息，所以要将非凸阵扫描区的坐标位置排除掉，这样做的目的有二一是减少运算量，提高了运算速度；二是节约了内存存储空间。存放数据的条件如下啤^/《6幽m(29)并且/e/"^r一(30)这样就可以满足以上要求。遍历FDisplayData,将其DPCCSPT类型的数据自行计算即可得到屏幕显示位置的灰度值。5、快速计算进行DSC处理举例来说，假设要由FDisplayData中的第k个DPCCSPT类型的凄史据得到显示屏幕上的一个点的灰度值，进行如下计算即可。首先设屏幕上第m个位置的灰度值为DisGry(m)，另根据式(19)的设定可得DisGry(FDisplayData[k].DP)=(FDisplayData[k].cc1*G[FDisplayData[k],P1]+FDisplayData[k].cc2*G[FDisplayData[k].P2]+FDisplayData[k].cc3*G[FDisplayData[k].P3]+FDisplayData[k].cc4*G[FDisplayData[k].P4])86、送达显示器进行显示保存显示坐标的灰度值由快速计算进行DSC处理已经知道，在DisGry[]这个数组中，已经将所有的凸阵扫描区的像素灰度值进行了保存，当然，在显示像素区的而又不在凸P年扫描区的像素值在初始化的时候已经全部赋了零值而保存在该数组里。那么这个数组已经全部保存了将要显示在屏幕区宽度为『。，高度为/7。的所有像素的灰度值。将已经保存了所有要显示区域灰度值的数组DisGry[]的首地址传递给显示函数即可，从而完成了整个DSC从获取数据、坐标变换、插值处理到最后的送达显示器进行放大显示的全部过程。图5总结了本发明对设定区域进行放大显示的处理流程1、建立坐标转换表CCT和插值表DPCCSPT,(已在上文中详细说明了实现过程)。2、存放采样数据的数组SD[SrxSc]在预处理中就要定义好，大小是根据采样数据的大小设定的，其大小为SrxSc字节，数据类型为BYTE型，用C十+的定义为"BYTESD[S产Sc];"该数组存放的是一帧采样数据的灰度值，灰度值的范围为0255。比如该数组第三个BYTE型数据的值为100，则可以认为SD[2]的值为100(因为数组的第一个值为SD[O],所以第三个为SD[2])。由于采样数据每隔一定时间会上传一帧，所以在同一个采样位置(数组中的同一个位置)其灰度值也是在不断发生变化的。'3、存放输出数据的一维数组DisGry[WoxHo]:该数组存》文如图4所示的显示象素区各个象素的灰度值，所以其大小为显示象素区的大小W0xHQ，数据类型为BYTE型，用C++的定义为"BYTEDisGray[W^Ho]"。在进行快速DSC处理之前，存放输出数据的一维数组DisGry[W。xH。]是^L初始化过的。除非扫描深度或者显示模式或者探头更换，该数组不再进行初始化。初始化时，该数组的所有元素纟皮贝武值为灰度值的零，即为黑色。4、快速DSC处理在进行快速DSC处理时，根据计算插值表的限制条件，可以知道，数组FDisplayData[]中保存的显示坐标位置DP均在设定的放大区域内。图6是经过放大的图像示意图。本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。权利要求1、一种超声图像放大显示的方法，其特征在于:包括步骤:A1、设定图像的放大区域，将所述放大区域的位置坐标保存；A2、根据所述位置坐标建立插值计算表；A3、根据所述插值计算表和采样数据计算所述放大区域内每个象素的灰度值数据；A4、将所述灰度值数据输出到显示器进行显示。2、根据权利要求1所述的超声图像放大显示的方法，其特征在于所述步骤A2包括步骤预先计算所述放大区域内每个象素的极坐标值，并将所述极坐标值存入坐标转换表中，根据所述坐标转换表建立所述插值计算表。3、根据权利要求2所述的超声图像放大显示的方法，其特征在于所述插值计算表设为一数据结构的赋值集合，所述凄t寺居结构包括显示在屏幕上的点的一维坐标变量、矫正插值系数变量、采样点的位置变量。4、根据权利要求3所述的超声图像放大显示的方法，其特征在于在使用所述数据结构前，对其进行初始化，将所有变量赋零值。5、根据权利要求4所述的超声图像放大显示的方法，其特征在于所述坐标转换表设为二维数组。6、根据权利要求5所述的超声图像放大显示的方法，其特征在于所述步骤A3包括步骤所述灰度值数据首先存入一维数组中。7、根据权利要求6所述的超声图像放大显示的方法，其特征在于设所述数据结构中的矫正插值系数为cq、CC2、CC3、CC4，则其根据如下数学式计算CC=(l—a)x256，CC'2=(l-a)x-x256,CC3=ax(l-/)x256,CC4=crx"x256,其中(&,^)是所述坐标转换表内的极坐标值，i^的整数部分为"^的整数部分为7'，"="=~-/。全文摘要本发明公开了一种超声图像放大显示的方法，包括步骤A1.设定图像的放大区域，将所述放大区域的位置坐标保存；A2.根据所述位置坐标建立插值计算表；A3.根据所述插值计算表和采样数据计算所述放大区域内每个象素的灰度值数据；A4.将所述灰度值数据输出到显示器进行显示。本发明使用软件进行超声图像放大显示，省去了DSC的硬件处理模块，节约了硬件成本，缩小了硬件的体积，因为本发明直接对采样数据进行放大显示，因此放大的图像不会失真。文档编号G06F19/00GK101375800SQ20071007682公开日2009年3月4日申请日期2007年8月31日优先权日2007年8月31日发明者程延俊,陈闽峰申请人:深圳市蓝韵实业有限公司